Физика движения

Без сомнения, каждый водитель стремится к максимальному уровню безопасности. Он покупает автомобили, ездит по безопасно спроектированным дорогам и честно ездит в безопасном диапазоне скоростей. Очень редко становится известным, какие огромные силы должны быть развиты и переданы даже при довольно безобидных маневрах движения одним единственным связующим элементом между автомобилем и дорогой, а именно — шиной. При этом область, имеющаяся в распоряжении для силового обмена, опорная поверхность шины, удивительно мала: у стандартных шин автомобиля среднего класса это отпечаток величиной примерно с четыре почтовых открытки; и даже опорная поверхность более широких шин на каждом колесе равно площади одной страницы этой книги. И при таком ограниченном контакте с землей должен сохранить жизнь каждый водитель в любой дорожной ситуации и при любой погоде!

Граничные диапазоны — теория вождения автомобиля

Высокая безопасность движения означает обладать способностью посредством этих относительно небольших опорных поверхностей преодолевать сильные замедления при торможении, а на повороте высокие поперечные ускорения с соответствующими боковыми уводами как на сухой, так и на мокрой дороге, а также по возможности обладать минимальной склонностью к аквапланированию. При этом на некоторые параметры разработчики шин уже могут повлиять путем принятия соответствующих конструктивных мер, например при составлении смеси для протектора или при создании рисунка профиля, но возможная передача сил через опорную поверхность зависит также от многочисленных внешних факторов, на которые разработчик не может оказать прямого влияния.

Взаимодействие сил в шине

Нашу повседневную жизнь невозможно представить без трения. Мы это осознаем только тогда, когда трение почти полностью исчезает или становится очень маленьким.

Тогда безудержно выскальзывает у нас из рук кусок мыла, или зимой у нас возникают значительные проблемы, когда нужно обойти дом по скользкому тротуару. Только за счет трения мы передаем усилие на землю. В теории физические законы трения ясны: сила трения, которую нужно преодолеть, если нужно буксировать тело по ровной поверхности, зависит только от:

• веса тела, точнее, от «нормальной силы», действующей вертикально на основание;
• от сопряжения материалов между основанием и прилегающей к нему стороной тела.

Напротив, при классическом трении не имеет значения величина поверхности, к которой прилегает тело. В практических опытах «шероховатость» различных материалов, а именно между нижней стороной тела и основанием, вычисляется отдельно и выражается в безразмерных числовых значениях. Физики обозначают эти так называемые показатели силового замыкания или коэффициенты трения греческой буквой, произносимой — «мю». Низкие значения «m» обозначают гладкую скользкую поверхность сопряженных материалов с низким трением; при высоких значениях «m» повышаются также силы трения, которые нужно преодолеть (или передать). Трение в значительной степени определяет физику вождения автомобиля: в начале движения, при ускорениях, торможениях (продольно действующие силы) и на поворотах (поперечные силы или силы бокового увода).